Heuristik

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie

Als Heuristik (abgeleitet von [alt]griechisch ευρίσκω, ewrísko, zu deutsch ich finde) bezeichnet man Strategien, die das Finden von befriedigenden Lösungen zu Problemen ermöglichen sollen, zu denen kein mit Sicherheit zum Erfolg führender Algorithmus bekannt ist. Man bezeichnet sie im Kontext von Problemlöseverfahren daher auch als Faustregeln. Heuristische Prinzipien bezeichnen, im Gegensatz zur empirisch-experimentellen Methode, entsprechende Hilfsmittel bzw. vorläufige Annahmen der Forschung, von denen man sich neue Erkenntnisse erhofft.

Inhaltsverzeichnis 1 Psychologie 1.1 Wahrnehmungspsychologie 1.2 Denkpsychologie 2 Anwendungen in der Informatik 3 Literatur 4 Weblinks

[Bearbeiten] Psychologie

Statt "Heuristik" spricht man in der Kognitionspsychologie häufig auch von der "besten Vermutung" (engl. "best guess"), diese kann bewusst oder unbewusst genutzt werden.

[Bearbeiten] Wahrnehmungspsychologie

Insbesondere bei der visuellen Wahrnehmung, bei der aus zweidimensionalen Informationen (Bild auf der Netzhaut) dreidimensionale Objekte auch unter schwierigen Bedingungen zuverlässig erkannt werden müssen, werden Heuristiken regelmäßig im Top down-Verfahren eingesetzt. Ein Beispiel ist die "Licht von oben-Heuristik": bei zweideutigen Bildinformationen setzt das Gehirn voraus, dass im Zweifelsfall das Licht von oben auf die Szene fällt.

Wie nicht zuletzt durch die Künstliche Intelligenz-Forschung deutlich wurde, ist es nahezu unmöglich, mit Hilfe von Algorithmen Leistungen wie Objekterkennung, Farb- und Helligkeitskonstanz unter wechselnden Lichtbedingungen usw. nachzuvollziehen.

Es gibt zahlreiche optische Täuschungen, die auf solchen Wahrnehmungsheuristiken beruhen.

[Bearbeiten] Denkpsychologie

In der Denkpsychologie werden Heuristiken den vollkommen rationalen Denkprozessen gegenübergestellt, für die

• alle relevanten Informationen
• ausreichende Bedenkzeit
• ausreichende Motivation

benötigt werden. Ist eine Handlung erforderlich, obwohl das Wissen lückenhaft ist, die Zeit drängt und/oder man keine Lust hat, alles genau zu durchdenken, kann man als "Notlösung" eine Heuristik wie z.B. Versuch und Irrtum (trial and error) benutzen. Neben ihrer Fehleranfälligkeit haben Heuristiken den Nachteil, dass sie zu systematischen Fehleinschätzungen (Bias) führen können. Besonders intensiv haben sich die Psychologen Daniel Kahneman, Amos Tversky und Gerd Gigerenzer mit der Erforschung von Heuristiken beschäftigt (s. Literatur).

Einige der vielen Heuristiken, derer wir uns bedienen, sind:

• Verfügbarkeitsheuristik - Aufgrund der Verfügbarkeit der Erinnerungen bzw. Gedächtnisinhalte wird auf Wahrscheinlichkeiten rückgeschlossen. Also: Wie gut präsentiert ein konkreter Fall ein abstraktes Modell? Dies führt etwa bei aktuellen Katastrophenmeldungen zu einer massiven Überschätzung der Wahrscheinlichkeiten, und ansonsten für solche Ereignisse mit höherer Wahrscheinlichkeit zu einer massiven Unterschätzung.
• Repräsentativitätsheuristik (Urteil nach Zugehörigkeit zu bestimmten Kategorien)
• Illusorische Korrelation
• Einstellungsheuristik
• Anker- oder Anpassungsheuristik (Urteil orientiert sich an einem beliebigen "Ankerwert")
• Bergsteigeralgorithmus (englisch hill-climbing)
• How-do-I-feel-about-it Heuristik (= Urteilen nach subjektivem Gefühl)

[Bearbeiten] Anwendungen in der Informatik

Dieser Artikel oder Abschnitt ist nicht oder unzureichend durch Quellenangaben (Literatur, Webseiten usw.) belegt worden, wodurch den fraglichen Inhalten eine Löschung droht. Bitte hilf der Wikipedia, indem du gute Belege für die Informationen nennst.

Informatik ist die Wissenschaft von der systematischen Verarbeitung von Informationen, insbesondere der automatischen Verarbeitung mit Hilfe von Rechenanlagen. Um auch mit begrenzter Rechenleistung gute Ergebnisse zu erzielen, wird Heuristik eingesetzt.

Für Optimierungsprobleme, deren optimale Lösung nur sehr aufwändig zu berechnen ist, liefern Heuristiken der Informatik relativ gute Lösungen mit weniger Rechenaufwand. Sie können nur eingeschränkte Aussagen darüber machen, wie gut die gefundene Lösung tatsächlich ist. Dabei wird ein trade-off eingegangen zwischen Rechenaufwand und Güte der gefundenen Lösung, indem statt der aufwändigen Berechnung versucht wird, systematisch "intelligent zu raten".

Für Suchprobleme kann etwa die Reihenfolge, in welcher der Suchraum bzw. Suchbaum durchquert wird, heuristisch gesteuert werden. Dies geschieht durch eine geschickt gewählte Bewertungsfunktion, welche die Entfernung der zur Auswahl stehenden Wege zum Ziel schätzt: "Nimm den Weg, der den Abstand zum Ziel am meisten verkürzt". Passende Heuristiken sind in der Regel das Herz schneller Suchverfahren.

Ein anderes Beispiel für ein heuristisches Verfahren ist die Mustersuche durch Virenscanner. Diese Technologie kommt zum Einsatz, um Viren zu erkennen, die dem Scanner nicht explizit bekannt sind. Der Virenscanner untersucht die einzelnen Prozesse des Betriebssystems nach verdächtigen Verhaltensmustern. Viren neigen etwa typischerweise dazu, andere ausführbare Dateien zu öffnen, um sie zu infizieren. Führt ein Prozess innerhalb kurzer Zeit eine Vielzahl solcher Operationen durch, besteht der Verdacht, dass es sich um einen Virus handelt, und es können ggf. Gegenmaßnahmen ergriffen werden.

In der Logik werden auch Präzedenzregeln nicht-deterministischer Kalküle als Heuristiken bezeichnet.

[Bearbeiten] Literatur

• Norbert Bischof: Struktur und Bedeutung. In: "Stationäre Systemanalyse III: Ultimate Heuristik", S.365-408, 1998. ISBN 3456830807 (Eine Einführung in die proximate und die ultimate Systemtheorie für Psychologen)
• Descartes: Discours de la méthode, Leyden 1637.
• Descartes: Regula ad Directionem Ingenii -- Regeln zur Ausrichtung der Erkenntniskraft
• Gerd Gigerenzer: Simple heuristics that make us smart. New York: Oxford University Press, 1999. ISBN 0195143817
• Leibniz: De Arte combinatoria, 1666
• Gottlob Frege: Begriffsschrift und andere Aufsätze
• George Pólya: Mathematik und plausibles Schließen
• Allen Newell, Herbert Simon: Human Problem Solving. Englewood Cliffs, Prentice-Hall, 1972. ISBN 0134454030
• Douglas B. Lenat: Automated Mathematician
• J. Müller: Systematische Heuristik
• Holger Schulze: Heuristik -- Theorie der intentionalen Werkgenese
• Amos Tversky, Daniel Kahneman: Judgment under uncertainty - Heuristics and biases, in: Science 185, 1974, S. 1124-1131
• Streim, H.: Heuristische Lösungsverfahren - Versuch einer Begriffserklärung, in: Zeitschrift für Operations Research, Bd. 19 (1975), S.143-162

[Bearbeiten] Weblinks

Wiktionary: Heuristik – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme und Übersetzungen